今天微生态汇总了上周微生物领域重要期刊最新的研究成果，包括Nature 及其子刊、ISME Journal、SBB、Environmental Microbiology等期刊。

   为了方便各位小伙伴研读，我们整理了这些文章对应的pdf文档，有需要的小伙伴可以免费领取文献包（限48h）。具体领取方式请参见文末。

Nature

科研 | Nature：IspH抑制剂杀死革兰氏阴性菌并促发免疫清除

本文由萌依依编译

   美国宾夕法尼亚州威斯塔研究所Joseph M. Salvino 和Farokh Dotiwala等人于2020年12月23日在Nature发表题为《IspH inhibitors kill Gram-negative bacteria and mobilize immune clearance》的文章，本研究考察了合成类异戊二烯的前体药物对多种耐药细菌的作用，并利用蛋白质组学分析这些前体药物治疗的细菌与条件性IspH基因敲除后的细菌差异。结果显示它们具有很好的杀菌效果，且对哺乳动物细胞无毒，还能诱导人Vγ9Vδ2T细胞的扩增和激活。

摘要：类异戊二烯对所有生物体都是至关重要的，在生物体中，它们维持细胞膜的稳定性，并维持呼吸等核心功能。IspH是类异戊二烯合成途径中的一种酶，对革兰氏阴性菌、分枝杆菌和顶体复合体是必需的。它的底物(E)-4-羟基-3-甲基-2-烯基焦磷酸(HMBPP)在后生动物中不产生，在人类和其他灵长类动物中，能在极低的浓度下能激活具细胞毒性的Vγ9Vδ2T细胞。将这些化合物修饰成药物前体输送到细菌中后，我们发现它们可以杀死多种药耐药细菌的临床分离株-包括不动杆菌属、假单胞菌属、克雷伯氏菌属、肠杆菌属、弧菌属、志贺氏菌属、沙门氏菌属、耶尔森氏菌属、分枝杆菌属和芽孢杆菌属-但对哺乳动物细胞无毒。蛋白质组学分析显示，这些药物前体治疗的细菌与条件性IspH基因敲除后的细菌相似。值得注意的是，这些药物前体还在细菌感染的人源化小鼠模型中诱导人Vγ9Vδ2T细胞的扩增和激活。本研究中的药物前体在细胞毒性γδT细胞对细菌的直接杀灭和快速免疫反应的协同作用可能会限制耐药性细菌数量的增加。

原名：IspH inhibitors kill Gram-negative bacteria and mobilize immune clearance

译名：IspH抑制剂杀死革兰氏阴性菌并促发免疫清除

期刊：Nature

IF：42.778

发表时间：2020.12

通讯作者：Joseph M. Salvino & Farokh Dotiwala

通讯作者单位：美国宾夕法尼亚州威斯塔研究所

DOI号：10.1080/19490976.2020.1847627

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-03074-x

科研 | Nature Biotechnology：CheckV评估宏基因组组装的病毒基因组质量和完整性

本文由萌依依编译

   美国能源部联合基因组研究所Stephen Nayfach 和Nikos C. Kyrpides等人于2020年12月21日在Nature Biotechnology发表题为《CheckV assesses the quality and completeness of metagenome-assembled viral genomes》的文章，这项工作开发了一套自动分析流程-CheckV，它能识别封闭的病毒基因组，估计基因组片段的完整性，并从整合的前病毒中移除侧翼宿主区域。利用CheckV，作者成功完成了IMG/VR和全球海洋病毒组项目中44,652个高质量的病毒基因组 (>90%完整性)。

摘要：数以百万计的新病毒序列已经从宏基因组中被鉴定出来，但这些序列的质量和完整性差别很大。本文中，我们介绍了CheckV-一套自动分析流程，能识别封闭的病毒基因组，估计基因组片段的完整性，并从整合的前病毒中移除侧翼宿主区域。CheckV通过将序列与完整病毒基因组的大型数据库进行比较来评估完整性，其中包括通过对公开可获得的宏基因组、宏转录本和宏染色体进行系统搜索而确定的76,262个基因组。经过模拟数据集的验证和与现有方法的比较，我们将CheckV应用于包括IMG/VR和全球海洋病毒组在内的大型宏基因组的病毒序列组装项目。最终揭示了44,652个高质量的病毒基因组 (>90%完整性)，尽管绝大多数序列都是小片段，这突显了从短读取宏基因组数据来组装病毒基因组的挑战。此外，我们发现去除宿主污染片段大大提高了辅助代谢基因的准确识别和病毒编码功能的注释。

原名：CheckV assesses the quality and completeness of metagenome-assembled viral genomes

译名：CheckV评估宏基因组组装的病毒基因组质量和完整性

期刊：Nature Biotechnology

IF：36.558

发表时间：2020.12

通讯作者：Stephen Nayfach & Nikos C. Kyrpides

通讯作者单位：美国能源部联合基因组研究所

DOI号：10.1038/s41587-020-00774-7

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41587-020-00774-7

ISME Journal 

科研 | The ISME Journal：微生物消耗N₂O发生在海洋N₂O产生热区及以上区域

本文由许茜编译 

   普林斯顿大学地球科学系Xin Sun等人于12月21日在The ISME Journal发表题为《Microbial N₂O consumption in and above marine N₂O production hotspots 》的文章，研究人员对氧气含量最低区（OMZs）的海水区域进行取样分析，并对N₂O浓度、O₂浓度、水温等进行了原位测量，随后进行动力学模型和原位速率估算，并对样品进行DNA、RNA提取，qPCR分析。结果发现消耗N₂O微生物的底物亲和力、O₂耐受性和群落组成在好氧水体与底层缺氧水体中不同。来自好氧水域的微生物在缺氧条件下消耗N₂O的速率比来自缺氧区的微生物快很多。且这些实验结果与模型模拟结果一致，表明N₂O的消耗可能发生在缺氧区（ODZ）以上。因此在海洋N₂O预算中应考虑将ODZ以上的区域考虑在内。

摘要：海洋是N₂O的净来源，N₂O是一种强有力的温室气体，而且它对臭氧层构成严重威胁。然而，通过微生物消耗N₂O去除N₂O的能力依然受到很大限制，且其速率的测定也仅限于缺氧水域。本研究，我们将N₂O的测定从缺氧区域扩展到其上方具有氧气急剧变化梯度的区域，首次实验测定了好氧和缺氧海水中的动力学参数。我们发现消耗N₂O微生物的底物亲和力、O₂耐受性和群落组成在好氧水体与底层缺氧水体中不同。本研究中确定的动力学参数用于模拟原位N₂O的产生与消耗速率。估测的原位速率与实测的速率不同，这证实了在预测N₂O循环时必须考虑动力学的必要性。来自好氧水域的微生物在缺氧条件下消耗N₂O的速率比来自缺氧区的微生物快很多。这些实验结果与模型模拟结果一致，表明N₂O的消耗可能发生在缺氧区（ODZ）以上。因此，在ODZ上方O₂和N₂O具有剧烈变化梯度的动态层是一直被忽略的N₂O潜在“守门人”，在海洋N₂O预算中应予以考虑。

原名：Microbial N₂O consumption in and above marine N₂O production hotspots

译名：微生物消耗N₂O发生在海洋N₂O产生热区及以上区域 

期刊：The ISME Journal

IF: 9.18

发表时间：2020.12

通讯作者：Xin Sun

通讯作者单位：普林斯顿大学地球科学系 

DOI号：10.1038/s41396-020-00861-2

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-020-00861-2

科研 | ISME：形态复杂性影响海洋微生物群落的多样性

本文由萌依依编译

   加拿大Haikai研究所Matthew A. Lemay和英属哥伦比亚大学Laura Wegener Parfrey等人于2020年12月21日在The ISME journal发表题为《Morphological complexity affects the diversity of marine microbiomes》的文章，本研究对具有收敛形态的38种同域海藻的附生菌群进行了调查研究。宿主身份解释了附生菌群落的大部分变异和较深的宿主系统发育关系，解释了一小部分但重要的附生菌群落变化。附生菌群落组成明显受寄主形态和形态变化的影响，其丰富度随海藻宿主形态的复杂性而增加。作者还通过量化切成类似于三种海藻形态的人造细菌群落实验验证了宿主形态的影响。

摘要：大型真核生物的表面共生着多种多样的微生物群落（附生菌群），这些微生物群落深刻地影响着它们。已知的微生物多样性复杂模式的替代因素-宿主的进化历史和生态学、环境条件和随机性都不能独立发挥作用，理清它们的相对关系是一个挑战。本文对具有收敛形态的同域海藻的38种附生菌群进行了调查研究。宿主身份解释了附生菌群落的大部分变异和较深的宿主系统发育关系，解释了一小部分但重要的附生菌群落变化。附生菌群落组成明显受寄主形态和形态变化的影响，其丰富度随海藻宿主形态的复杂性而增加。在控制了系统发生非独立性之后，此效果很强，尤其对于有壳海藻。我们还通过量化切成类似于三种海藻形态的人造细菌群落实验验证了宿主形态的影响。这些模式与我们实地调查中观察到的模式相匹配。 因此生物多样性随着宿主相关微生物群落中栖息地复杂性的增加而增加。我们建议宿主形态和结构的复杂性是构造微生物群落需要充分研究的机制。

原名：Morphological complexity affects the diversity of marine microbiomes

译名：形态复杂性影响海洋微生物群落的多样性

期刊：The ISME journal

IF：9.180

发表时间：2020.12

通讯作者：Matthew A. Lemay & Laura Wegener Parfrey

通讯作者单位：加拿大Haikai研究所和英属哥伦比亚大学

DOI号：10.1038/s41396-020-00856-z

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-020-00856-z

SBB

综述| Soil Biology and Biochemistry：Glomalin--难以捉摸的土壤糖蛋白的真相、神话和未来

本文由国民少女编译

  捷克科学院微生物研究所Jan Jansa等人于2020年12月22日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Glomalin – truths, myths, and the future of this elusive soil glycoprotein》的文章，本研究阐明Glomalin的历史与现状，揭开了Glomalin的神秘面纱，并对Glomalin的未来前景展开了深入的讨论。

摘要：“Glomalin”最初用于描述丛枝菌根真菌（AMF）的假设基因产物，该基因产物被认为是几乎普遍存在的，热稳定且高度难降解的糖蛋白，大量沉积在土壤中，被认为指示土壤健康和质量。在操作上将其定义为可通过热柠檬酸盐缓冲液提取的土壤有机物（SOM）的比例，并通过Bradford分析或与单克隆抗体MAb32B11的交叉反应进行评估。后来，人们认识到提取物含有多种化合物，包括一些非丛枝菌根真菌来源的化合物，它们与Bradford分析法和单克隆抗体均具有交叉反应性。这导致将相关的土壤有机物重新描述为“球蛋白相关土壤蛋白（GRSP）”，尽管基本概念没有任何实质性变化。因此，土壤，植物和环境科学领域的研究人员对此领域产生了很大的困惑。Glomalin或GRSP以前与各种土壤特征相关，包括土壤聚集体的稳定性，土壤C和N池的大小，螯合重金属以及减轻各种植物胁迫。土壤中GRSP的浓度通常但并非总是与通过替代方法测得的丛枝菌根真菌生物量相关。GRSP在土壤中的形成，沉积和/或分解似乎主要取决于植物， 丛枝菌根真菌和其他土壤微生物（包括原核生物）之间的多种相互作用。从土壤中提取的GRSP的化学结构仍然不清楚，而且通常很复杂。这是由于其提取和纯化的非特定模式，以及迄今为止已用于评估它的多种分析方法。未来的研究需要阐明该可操作定义的土壤有机物馏分的确切组成，对其在土壤中生产和积累的控制，以及其在土壤生态学中的确切作用，尤其是在土壤食物网中的确切作用。此外，应该建立新颖且独立的工具，以更具体地评估丛枝菌根真菌在根和土壤中的生物量和功能及其在土壤过程中的参与。

关键词：丛枝菌根真菌（AMF），细胞外聚合物（EPS），球蛋白相关土壤蛋白（GRSP），糖蛋白微生物土壤有机质（SOM）

原名：Glomalin – truths, myths, and the future of this elusive soil glycoprotein

译名：Glomalin---难以捉摸的土壤糖蛋白的真相、神话和未来

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：5.795

发表时间：2020.12

通讯作者：Jan Jansa

通讯作者单位：捷克科学院微生物研究所

DOI号：10.1016/j.soilbio.2020.108116

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720304120

科研| Soil Biology and Biochemistry：根际微生物群落组成和共生网络的演替与Cd/Zn的超富集的关系

本文由蒋沛含编译

  浙江大学环境与资源学院环境修复与生态健康教育部重点实验室、四川农业大学资源学院罗继鹏，郭新宇等人于2020年12月23日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Succession of the composition and co-occurrence networks of rhizosphere microbiotais linked to Cd/Zn hyperaccumulation》的文章，本研究了3个生长期的白僵菌根际微生物群落的演替轨迹、组合规则和共生网络分析、16S rRNA基因序列分析，表明不同Cd/Zn浓度下，根际微生物群落在不同季节具有可重复和一致的演替模式, 以及根际共生微生物之间具有更大的互惠互作潜力。研究显示根际网络结构的变化也与地上部生物量和Cd/Zn积累呈显著相关，东南景天能够持续地将擅长植物提取的土壤微生物吸引到其根际环境中，这一结果可以作为专门促进有效生物修复群落的处理方法的基础。

摘要：Sedum alfredii (Crassulaceae) 是一种很有发展前途的Cd/Zn植物提取模式植物，其根际微生物群在提高植物修复效率和利用方面具有潜力。本文研究了3个生长期的白僵菌根际微生物群落的演替轨迹、组合规则和共生网络。16S rRNA基因序列分析表明，不同·浓度下，根际微生物群落在不同季节具有可重复和一致的演替模式。植物根选择性富集α-，β-和γ-变形菌门，嗜盐细菌(Euryarchaeota) 和热变形菌纲 (Crenarchaeota) 。根际相对丰度增加的类群表现出系统发育集群(近缘种具有在根际生存所必需的特征)，表明某些性状是植物选择的保守性状。中性群落模型预测，根际微生物群落的演替模式越来越受到微生物相互作用或寄主选择等非中性过程的影响。根际共生网络的复杂性低于土壤群落网络，表明植物提取时间延长可以降低微生物网络的复杂性。根际共生网络中阳性特征的比例从第1季的79%增加到第3季的84%，而土壤网络则呈现相反的趋势(57% ~ 42%)，表明根际微生物之间存在更大的相互作用潜力。根际网络结构的变化也与地上部生物量和Cd/Zn积累呈显著相关。我们的研究结果表明，东南景天能够持续地将擅长植物提取的土壤微生物吸引到其根际环境中，这一结果可以作为专门促进有效生物修复群落的处理方法的基础。

关键词：Sedum alfredii、连续性轨迹、群落构建、共生网络、重金属、植物提取

原名：Succession of the composition and co-occurrence networks of rhizosphere microbiotais linked to Cd/Zn hyperaccumulation

译名：根际微生物群落组成和共生网络的演替与Cd/Zn的超富集的关系

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF: 5.795

发表时间：

通讯作者：李廷强

通讯作者单位：浙江大学环境与资源学院

DOI号：10.1016/j.soilbio.2020.108120

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071720304168

科研| SBB：凋落物质量驱动氮的释放，农业管理（有机与传统）驱动农业生态系统中枯落物分解过程中的碳损失

本文由李子苹果桃编译

  瓦格宁根大学与研究中心L.B. Martínez-García等人于2020年12月15日在Soil Biology & Biochemistry发表题为《Litter quality drives nitrogen release, and agricultural management (organic vs. conventional) drives carbon loss during litter decomposition in agro-ecosystems》的文章。本研究将4个玉米品种的凋落物放入凋落物袋中并埋于不同管理措施的土壤表层10-15cm处，分别在1、2和3个月后收集并测量了凋落物碳（C）和氮（N）损失，土壤溶解有机碳（DOC），矿物质和溶解有机氮（DON）的含量以及历时3个月的分解后凋落物的真菌多样性。结果表明，在农业生态系统中，初始凋落物质量（C：N）是释放凋落物N的主要驱动力，而土壤管理措施是分解凋落物碳损失的主要驱动力。

摘要：凋落物分解和养分矿化在农业系统中对于维持土壤肥力和植物生长至关重要。鉴于这些过程受土壤微生物活动的支配，影响土壤微生物群落的农业管理措施可能会显着改变同一凋落物的分解率和氮释放量。我们假设与传统的管理相比，有机物会增加凋落物的分解和凋落物氮的释放，而对于低质量（高C：N比）的凋落物，这种效果会更强。我们使用来自4个玉米品种的凋落物测试了这些假设，这些凋落物具有不同的初始凋落物质量（不同的C：N比和木质纤维素指数）。这些凋落物在同一实验田地但具有不同管理历史的土壤中分解。田间试验由具有11年有机或常规农业管理（有机肥料与矿物肥料）的随机田地组成。在11年中的第3年和第4年，应用了两种特定的有机改良剂作为土壤健康处理（SHT：甲壳素或堆肥，以及不含SHT的对照）。玉米凋落物装在凋落物袋中，埋在土壤表层10-15cm处，并分别在1、2和3个月后收集。我们测量了每个采样时间的凋落物碳（C）和氮（N）损失，土壤溶解有机碳（DOC），矿物质和溶解有机氮（DON）的含量以及历时3个月的分解后凋落物的真菌多样性。与传统管理相比，无论凋落物质量如何，有机管理下的土壤中的其碳损失较高。相比之下，从凋落物中释放氮的速度是由最初的凋落物质量决定的(低碳氮比的凋落物释放的氮更多)，而不是由管理措施决定的。在有机管理下的土壤中，DOC、矿物氮和DON的浓度比传统管理下的土壤大，这可能刺激了微生物的活动，从而刺激了凋落物的分解。分解的凋落物中真菌生物量与氮含量呈负相关，但不受管理措施或栽培品种的影响。总体而言，我们发现在农业生态系统中，初始凋落物质量（C：N）是释放凋落物N的主要驱动力，而土壤管理措施是分解凋落物碳损失的主要驱动力。结果表明，必须将凋落物质量与土壤管理措施相结合，以增进我们对凋落物分解和氮素释放的了解，并利用农作物凋落物为生态系统服务。

关键词：C和N循环、有机农业和传统农业、平均遗留效应、凋落物分解，凋落物性状，土壤微生物群落。

原名：Litter quality drives nitrogen release, and agricultural management (organic vs. conventional) drives carbon loss during litter decomposition in agro-ecosystems

译名：凋落物质量驱动氮的释放，农业管理（有机与传统）驱动农业生态系统中枯落物分解过程中的碳损失

期刊：Soil Biology & Biochemistry

IF：5.795

发表时间：2020.12

通讯作者：L.B. Martínez-García

通讯作者单位：瓦格宁根大学与研究中心

DOI号：10.1016/j.soilbio.2020.108115

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071720304119

Environmental Microbiology

科研| Environmental Microbiology：土壤肥力和地下水位影响着北方泥炭地森林的真菌生物量生产和群落组成

本文由Sun编译 

  芬兰自然资源研究所Krista Peltoniemi等人于2020年12月21日在Environmental Microbiology发表题为《Site fertility and soil water‐ able level affect fungal biomass production and community composition in boreal peatland forests》的文章，本研究通过选取了芬兰南部四个排干的泥炭地森林地点进行的，采用真菌生长网袋法，结合DNA提取、PCR及测序技术同时使用PipeCraft 1.0 pipelin对原始序列reads中的伪影、引物-二聚体和引物进行优质过滤和去除从而探究了典型北方泥炭地林地土壤肥力对EMM真菌和腐养菌丝产量以及ECM和腐养真菌群落组成的影响。为微生态研究中估计真菌生物量的产生和降解的绝对转换率提供可能。

摘要：在森林生态系统中，大量的地下碳 (C) 与真菌有关，可能会显著影响土壤碳平衡。利用生长网袋和凋落物袋中的麦角甾醇测定了不同肥力条件下干涸泥炭地森林的真菌生物量和群落组成。体外菌丝 (EMM) 生物量在贫营养区普遍较高，随着地下水位的增加而增加，随着恢复时间的延长而减少。EMM的生物量产量与矿质土壤林相同。腐生真菌生物量产量在富营养化位点较高。外生菌根(ECM)和腐生真菌群落组成均随土壤肥力和地下水位的变化而变化。不同勘探类型的ECM真菌群落组成可能解释了泥炭地森林真菌生物量生产的差异。富含黑色素的透明菌可能表明营养丰富的泥炭地幼林生物量周转减少。Lactarius和Laccaria可能分别在营养丰富和营养贫乏条件下的Piloderma中发挥重要作用。此外，在所有的地点，Paxillus involutus和Cortinarius sp.可能是重要的通才，负责第一个夏季的EMM生物量生产。腐生菌在富营养化区表现出功能上更多样化的真菌群落。

原名：Site fertility and soil water‐ able level affect fungal biomass production and community composition in boreal peatland forests

译名：土壤肥力和地下水位影响着北方泥炭地森林的真菌生物量生产和群落组成

期刊：Environmental Microbiology

IF：5.932

发表时间：2020.12

通讯作者：Krista Peltoniemi

通讯作者单位：芬兰自然资源研究所

DOI号：10.1111/1462-2920.15368

原文链接：

https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1462-2920.15368

科研| Environmental microbiology：中国西北干旱地区土壤原核微生物群落对连续两年氮沉降无响应

本文由永稷编译

  兰州大学生命科学院Na Xiaofan于2020年12月21日在Environmental microbiology发表题为《Soil prokaryotic community shows no response to two years of simulated nitrogen deposition in an arid ecosystem in northwestern China》的文章，该文章基于结构方程模型对人为氮肥添加对干旱生境中植物-土壤微生物-土壤特性之间的相关性进行研究。通过对土壤特性、植物生物量及多样性和土壤微生物多样性等多种变量的回归分析，揭示了干旱生态系统中土壤微生物维持稳定的原因所在，对研究生态系统中植物-土壤微生物-环境之间的相关性以及某一生态现象下相关机制的研究具有一定的借鉴意义。

摘要：干旱生态系统对氮沉积具有敏感性，但是生态系统和土壤微生物的特异性响应关系仍未可知。为了评价氮富集对植物和原核生物群落多样性的影响，本研究在中国西北荒漠地区进行了为期两年的NH₄NO₃处理。结果表明，添加氮会增加植物地上部分生物量，并降低植物Shannon多样性。一种C4类型的杂草猪毛菜成为该地区的主要植物类型，而豆科植物的种类降低。土壤氨态氮、硝态氮、微生物氮含量及植物地上部分的氮含量增加，说明投入到干旱生态系统中的氮会被植物同化吸收，并进一步释放到生态系统中。值得注意的是，土壤原核生物的α-多样性及结构在最高的氮添加率条件下仍未发生变化。结构等量模型进一步证明植物地上部分氮含量抵消了氮沉积所引起的酸化作用，通过维持土壤PH的稳定，使得荒漠草地中原核生物群落的组成保持稳定。这些结果表明，植物和氮损失可能是土壤原核微生物群落对干旱荒漠草地区的氮沉积无法做出响应的原因所在。

原名：Soil prokaryotic community shows no response to two years of simulated nitrogen deposition in an arid ecosystem in northwestern China

译名：中国西北干旱地区土壤原核微生物群落对连续两年氮沉降无响应

期刊：Environmental microbiology

IF：4.933

发表时间：2020.12.09

通讯作者：Na Xiaofan

通讯作者单位：兰州大学

DOI号：10.1111/1462-2920.15364

原文链接：

https://doi.org/10.1111/1462-2920.15364

免费领取方法

关注《微生态》公众号，扫码联系微生态老师14（微信号wst18938066591），备注《周报-微生物最新研究进展文献包（20201228）》，即可获得文献包。

你可能还喜欢

1. 2019年度回顾 | 微生态环境微生物类微文大合辑
   

2. 2019年度回顾 | 微生态人体/动物微生物类微文大合辑

3. 2019年度回顾 | 技术贴合辑大放送

   
   

了解更多菌群知识，请关注“微生态”。

阅读原文

微信扫一扫
关注该公众号